Power Electronics

Задача собрать импульсный источник с выходным напряжением от 100 до 3000 в и максимальным выходным током 1 а.
Гальваническая развязка между обмотками должна выдерживать не менее 15 кВ, т.к. положительный выход этого источника должен быть подвешен на 5..12 кВ от другого источника.
Запитываться источник должен от 3х-фазной сети 380 в. Защита по току тригерная.
Для реализации использовал двухтактную мостовую схему инвертора работающую на 40 кГц. ШИМ-контроллер 1156ЕУ2. Ключи - MOSFET SPW17N80C3. Пока что могу снять 3 кВт на полной нерегулируемой ширине управляющего импульса, ограниченную только Death Timeом. Как только начинаю уменьшать ширину управляющего импульса - на затворах начинаются какие-то непонятные выбросы, далее возникают сквозные токи и срабатывает защита. Не могу понять в чём проблема. При том что такие вещи на затворах имеют место быть и при трансформаторном управлении, и при управлении драйверами IR2117. Кто сталкивался с подобной ситуацией ? Сам уже не один месяц ломаю над этим голову.

Схема:
http://img217.imageshack.us/img217/6896/rotationof01setbhz6.jpg
http://img217.imageshack.us/img217/4755/rotationof02invertorvm4.jpg
http://img217.imageshack.us/img217/9297/rotationof03outdf9.jpg
http://img217.imageshack.us/img217/6644/rotationof04upravl1156ehn5.jpg
http://img217.imageshack.us/img217/9656/rotationof05recieverrt0.jpg
http://img217.imageshack.us/img217/7670/rotationof06transmitereq6.jpg

А ты уверен что при попытке рулить шимом транс не насыщается?
Практически.
У меня был опыт 500 ваттный полумост, регулеровка Шимом. Мудохалсся с ним, потом трансформировал его в нессеметричный мост и познал счастье.
ЗЫ. Драйвера в затворы сил. мосфетов надо. ИМХО.

tntsasha

В общем ознакомился с Вашей схемой (имею некий опыт по таким источникам) -
схемотехнически:
-на первый взгляд довольно много странностей (ну напр. для чего две м/сх ЕУ2? плюсы-минусы, С37 =100uF - это правда?, и собственно: почему нет последовательно с силовым трансом DC-блокирующего кондесатора? и т.д.),
-на второй - нужны ряд дополнительных (неуказанных) данных ( напр. параметры вых фильтра, типы аналоговых микросхем)
конструктивно:
-не помешает (хоть вкратце) - топология разводки платы ( возможно необх. схемотех. решения для компенсации неустойчивости вследствии помех)
-ну и конечно - конструктив - параметры транса (либо механические - оценить умозрительно, либо электронные - для посчитать)
фотки также приветствуются
___
"...Как только начинаю уменьшать ширину управляющего импульса - на затворах начинаются какие-то непонятные выбросы, ..."

А что на затворах без силы(нагрузки)?
___

PS Если Вы в SPb - можно встретится.

А выход ЕУ при этом?
Затворные резисторы не великоваты?
Для устройств на быстрых полевиках характерно наведение токов в цепь затвора через проходную Сзс. Причём наводится в ключах закрытого плеча при коммутации соседнего. При этом как раз и возникают сквозные токи в мостовых схемах. Для устранения этого можно уменьшить di/dt, увеличив время закрывания ключей или ещё как-нить.

При использовании одной микросхемы начинала "плавать" частота выходных (вроде бы +-1кГц) импульсов при небольшом уменьшении выходных импульсов от максимальной ширины. При синхронизации со второй ЕУ2 "плавание" частоты уменьшилось.
С37 в данный момент стоит 10 мкФ, такая большая ёмкость необходима для того чтобы уменьшить скорость обратной связи ЕУ2, т.к. скорость высоковольтной развязки достаточно низкая. Обратная связь должна поддерживать напряжение на заданном уровне. Фильтровать 600Гц не должна, т.к. не успеет по скорости.
DC-блокирующий конденсатор (насколько понял он должен включаться последовательно с первичной обмоткой) отсутствует за непониманием его надобности.
Операционники LM741, U19 - компаратор К554СА3
Выходной фильтр пока не расчитан за выпрямительным мостом стоит активная нагрузка 3.6 кОм. Предположительно будет первая индуктивность без сердечника на 1.2 мГн и ёмкость 0.3 мкФ. Выходная ёмкость будет 40 мкФ.
Трансформатор намотан на двух соединённых кольцах 64х40х30 из аморфного железа. Первичная обмотка 23 витка.
Печатная плата управления:
http://img165.imageshack.us/img165/492/hvibpupravlyw3.jpg
На затворах без силы - всё идеально - красивые прямоугольнички.

Проблема очень похоже на то о чём сказал simpson

Можно уменьшить время закрывания поставив более высокоомный затворный резистор и зашунтировать его конденсатором небольшой ёмкостью ?

Имхо - проблема разводки... вообще-то по разводке - землю (особенно силовую ) нужно разводить трошки по другому ( ну хотя-бы полигоном целиком в одном слое), плюс блокировочные конденсаторы -непосредственно у ног питания, Vref .


Вообще-то - вполне достижимо...

Именно он спасает транс от насыщения в мостах ( самый простой способ) - рекомендую поставить 5...10 мкф с резистором в паралл. 100k

Можно, но лучше поставить доп. драйвера-формирователи. (можно простые, главное -поближе к ключам) - вот напр. проверенное решение ( Multik)- http://valvol.flyboard.ru/viewtopic.php?p=2981#2981

- 30 Ом в затворе (+ падение на ТГР) может оказаться многовато, чтобы удержать его в 0 от воздествия паразитов коммутации другого плеча через проходную емкость - с отдельными драйверами это решается.
- управление двумя тактами через ощий ТГР не всегда бывает удачным - выброс на спаде управляющего импульса одного плеча при его закрываниии, может попасть в защитный интервал как открывающий для другого плеча - сквозняк.
Первое - теоретическое измышление (30Ом нехарактерно для таких источников), второе сам имел.

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

To tntsasha
Как вариант - резонансный мост "параллельного" или "последовательно-параллельного типа", под повышающие преобразователи вполне "заточены", но в реализации сложные. Когда заработает сервер Mylivepage.ru найду и выложу пример мостового преобразователя, на выходе которого 10А, 5кВ. Автор также делится с какими он столкнулся проблемами, но делится по-английски...
Лежать будет на arcweld.mylivepage.ru

В шиите его параметры нормированы при Rg=5,6Ом, т.е. замедлить коммутацию уже нечем, куда еще Rg увеличивать? Глянуть бы фото силы на предмет кривизны и картинку на затворе в момент нехороших проявлений.

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Нету просто сейчас под рукой фотика. Конечно. Плата выполнена на двухстороннем текстолите. Сторона на которой размещены детали - общий провод. Если по схеме есть соединение с общим проводом, то он припаян к этой стороне платы.

По-началу задумывалось реализовать это на оптопаре (передача сигнала в аналоге) с высоковольтной развязкой. Но потом из-за отсутсвие таковых (не нашёл где преобрести) решил отказаться от этого. Либо можно попытаться сделать более высокочастотный преобразователь напряжение - частота. Либо играться шириной импульса. Но сейчас это не главное.

Подойдут ли сюда конденасторы МБГО ? На какое напряжение стоит выбирать конденастор ? Как понимаю будет греться из-за высокой частоты.

Уже присматривался к этому управлению. Но для управления верхними ключами всё равно понадобится разделительный трансформатор. Думаю попробывать сделать подобное управление. Посмотреть как изменится ситуация.


У 1156ЕУ2 скорее всего не хватит мощности встроенных драйверов для работы на менее 30 Ом. Хотя и на 100 Ом на затворе при полной ширине управляющего импульса снимал 3 кВт, только грелись ключи сильнее. Придётся пробывать делать управление наподобие как реализованно в косом мосте "Бармалея".
http://www.nexor.1kv.ru/svarka/barmaley/kosoy1/shema.gif
Только скорее всего после управляющего трансформатора буду ставить
И придётся использовать два таких трансформатора.

К сожалению сейчас фотик не доступен. Как достану - обязательно сфоткаю.
Кривизна, есть догадки, может заключаться в следующем.
Инвертор подключен к плате выпрямителя с конденсаторами проводами длиной 30 см. У самого инвертора на питании стоит только конденсатор 10нФ.

tntsasha

Это хорошо.Ну а блокировочные кондёры? стоят? очень важны, хотя-бы керамика типа к10-17б на 1uF


Сто лет не видел , точно пройдут напр. 6х 1uF 630V типа К73-17б или вот такие http://www.chipdip.ru/product0/43003.aspx К78-98 (К78-17) 8,0мкф х 450в (5%-10%).


Жуть.... обязательно увеличить (до тех самых 5..10uF) ! и поставить пленочные...а лучше ещё и электролиты поближе придвинуть. ( а то будет "звенящий" контур - подводящие провода + этот кондер на ключах) ИМХО - Вас спасает счас возможность полевиков "скушать" выбросы по питанию /а-ля стабилитрон, параметр в шите avalanche energy/.

Слушайте Bimbom, только (как он делал) свой розовый вставлю. При избытке габарита МБГО в этой теме только для кулера годится. При невозможности сократить те 30см можно пробовать свить, но и это от безысходности. У инвертора пленочный полипропиленовый обязательно, но если это специальный (отдельный разговор) то хватит и 1-2мк.
Вообще, судя по проступающим деталям конструкции, именно в ней и проблема - блокировки, длины, общие контура, взаимовлияние. Даже то, как близко к истоку включено управление - важно. Похоже довольно размашисто все. Длинный провод в коммутируемой цепи - индуктивность. Ежели по ней резко вдарить током она отзовется звоном ЭДС, который по проходным екостям начнет рулить затвором. Звон должен быть сведен к минимуму, а оставшийся слопает хороший конденсатор близко к ключам. Вам и верно везет (все-таки уже 3кВт!), что не стрельнуло и позволяет процесс изучать.
Ну и как выше говорилось - не представляю как тут без 4-х отдельных драйверов можно...
И еще важна совокупность мер. Например, сокращение провода 30см без хорошего конденсатора у ключей поставит под удар электролиты.

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Скажите пожалуйста, а Вы имеете опыт разработки
импульсных ИВЭП?
P.S.
Я бы подобную схемку никогда не стал
делать с накопительным дросселем на выходе.
Рулить ШИМом только по входу, а на трансе должОн
быть меандр с изменяемой амплитудой. И то не факт,
что сможете перекрыть весь желаемый диапазон
изменения вых. напряженимя. Прикиньте все-же
индуктивность и конструктив накопительного дросселя LC-фильтра, который демодулирует Ваш ШИМ сигнал. Ему придеться работать при
киловольтных входных им пульсах и малом токе, для чего он должен иметь индуктивность порядка 20 миллиГенри.

tntsasha

Кстати, обратите внимание на схему, драйвера Большакова - http://valvolodin.narod.ru/schems/Bolshakov.html - именно мост, на полевиках, на 3825 (еу2).

А вообще - зачем Вам мост? Хватит ведь и полумоста....

Только на малые мощности, не более 200 Вт.

Просто пока у меня есть готовая индуктивность 1.2 мГн. Но если придётся делать на 20 мГн, то тут уже без сердечника не обойтись.

Про конденсатор у питания инвертора понял. Вот только не повлияет это на защиту по току ? Ведь резистор по которому я смотрю ток в цепи будет находиться до него.